西南地區山谷型垃圾填埋場滲漏原因分析

范 偉

(貴州省地質礦產勘查開發局101地質大隊，貴州 凱里 556000)

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，城市生活垃圾產生量急劇增多，垃圾填埋場日漸成為城市垃圾處理的首選方式。然而，通過對不同地區垃圾填埋場的調查顯示，大部分垃圾填埋場都存在不同程度的滲漏問題。西南地區由于其地形地貌原因，多將垃圾填埋場修建在沖溝谷地或自然洼地等地區，這些地區滲漏對周圍環境的影響更為嚴重。現以西南地區某典型的山谷型垃圾填埋場為研究對象，通過對滲漏原因進行調查和分析，提出防滲措施建議，以期能為類似條件的垃圾填埋場防滲處理提供參考依據。

1 場地概況

1.1 垃圾場情況簡介

西南地區某垃圾填埋場占地面積約10 hm2，設計庫容約40萬m3，日處理生活垃圾量80 t，使用年限10年。該垃圾場運行至5年左右，下游村寨居民反映居住地水井受污染，引起了相關部門的高度重視。

垃圾場修建在北西—南東向沖溝與南西—北東向沖溝的下游交匯處，南西—北東方向長約30 m～200 m，北西—南東方向長約60 m～370 m。主壩和副壩分別設于庫區北東側和南西側，調節池和滲濾液處理站則布置在下游寬緩處，其平面布置如圖1所示。

1.2 地形地貌

該垃圾填埋場區域地貌組合類型為侵蝕—溶蝕低山地貌。微地貌位于北西—南東向沖溝與南西—北東向沖溝的下游交匯處，所在沖溝總體地勢為北西、南西高，北東低，沖溝兩側均為自然斜坡，坡上植被茂密，坡度15°～60°。垃圾場所在沖溝下游呈南西—北東走向，于垃圾場門口與近南北向公路所在沖溝相交。

1.3 地層巖性

垃圾填埋場區域出露的地層由新至老依次為：

石灰巖(∈1q)：灰色，薄至中厚層，節理裂隙較發育，節理面見鐵質浸染，裂隙閉合，未見溶蝕晶洞發育；出露處自上而下頁巖夾層逐漸增多，漸變至石灰巖與頁巖互層，分布于庫區南岸上部。

頁巖(∈1p)：強風化，灰黃色，節理裂隙發育，巖體破碎，節理面見鐵錳質浸染，風化厚度不等；其厚度2.5 m～8.0 m，分布于庫區北岸和北西岸。中風化，灰綠色，薄層狀，節理裂隙較發育，巖體較破碎，節理面偶見鐵質浸染；分布于庫區南岸下部、北岸和北西岸強風化頁巖之下，該層巖體完整性、隔水性較好。

1.4 地質構造

垃圾填埋場區域地質構造較發育，庫區位置發育兩條斷裂。其中一條斷層自垃圾場主壩右壩肩至副壩右壩肩通過，近東西向展布，傾向北，傾角約70°，斷裂帶中心部分為斷層泥，結構致密，相對隔水，為阻水斷層；另一條斷層通過垃圾場主壩右壩肩底，沿右岸坡壁發育，主要由頁巖和灰巖接觸構成，呈北東向展布。

查閱區域地質資料，該區域歷史上無地震記錄，不存在新構造運動，場地抗震設防烈度為6度，屬于抗震一般地段。

1.5 地下水及巖層滲透性

垃圾填埋場區域地下水按含水介質及其組合劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶水三大類。其中以松散巖類孔隙水為主。

垃圾場區域地下水的埋藏較淺，一般不大于10 m。區內地下水動態變化較大，泉流量、地下水位主要受大氣降雨等因素控制，呈季節性變化。地下水以庫岸周邊山脊為分水嶺，庫區為一獨立的水文地質單元，庫岸斜坡地下水向庫區徑流后，與庫區地下水匯合，向主壩前緣沖溝徑流，沿垃圾場門前公路地下管網徑流，匯入主河流。

本次查漏工作主要對基巖進行了壓水試驗，繪制出P—Q曲線，再根據SL 31—2003水利水電工程鉆孔壓水試驗規程附錄C，利用壓水試驗數據計算巖體滲透系數，其公式為：

其中，K為巖體滲透系數，m/d；Q為壓入流量，m3/d；H為試驗水頭，m；L為試驗段長度，m；r0為鉆孔半徑，m。

根據以上公式計算結果，中風化頁巖滲透系數0 m/d～0.283 6 m/d，透水性弱～極微；中風化石灰巖滲透系數2.380 3 m/d～5.721 4 m/d，透水性中等～強；中風化石灰巖夾頁巖，透水性弱～中等。

2 垃圾場區及周邊污染現狀

根據對垃圾填埋場可能滲漏及其影響范圍內取水樣檢測分析，了解到垃圾場區及周邊污染現狀。各分區的污染現狀如表1所示。

表1 垃圾場各區污染現狀統計表

3 查漏解決方案

本次查漏工作依據現行國家標準規范，以工作目的為指導，通過工程地質測繪、水文地質調查、勘探和試驗等工作，查明垃圾場工程地質和水文地質條件，分析滲濾液滲漏原因和滲漏路徑，提出防滲工程措施建議，為防滲工程設計提供科學的地質依據。本次查漏工作技術路線圖如圖2所示。

4 滲漏原因分析

垃圾填埋場滲濾液滲漏，是一系列原因綜合作用的結果。首先是庫區內防滲土工膜的破損，導致滲濾液向下入滲至第四系孔隙水中，這也是最主要的原因；其次是主壩的防滲性差，被污染的地下水能透過主壩向下滲流；最后是庫區內匯聚的大量地下水能將污染物質遠距離運移至沖溝下游。

庫區防滲土工膜破損原因有：1)施工和運營過程中被尖狀物質刺破；2)土工膜局部拼接部位焊接不牢；3)局部坡度較大地段的土工膜在垃圾重力作用下被拉破；4)局部防滲系統沉降過大，給土工膜施加側向拉力致使其拉裂破損；5)填埋庫區底部地下水豐富，水位較高，浮力較大，土工膜被地下水浮力剪破。

據鉆探及壓水試驗資料，主壩以中風化頁巖為地基持力層，中風化頁巖為相對隔水層，而壩體為漿砌毛石砌體，且砂漿飽滿度差，防滲性能差，庫區地下水通過主壩下部壩體和砂漿墊層空隙向下游滲漏。

庫區邊緣截洪溝至地表分水嶺范圍內的大氣降雨形成的地表徑流，以及副壩上游流入副壩導流管的地表水流滲入填埋庫區底部補給地下水的水量較大，導致庫區地下水量增大。大量地下水攜帶滲濾液滲出主壩并沿主壩前緣沖溝遠距離徑流至下游主河流內。

5 防滲措施建議

針對垃圾填埋場滲漏原因、路徑并結合場地的實際情況，提出如下防滲措施建議：

1)截：復核截洪溝的排水能力，修復或重新設計施工截洪溝局部地段，截取地表水，減少進入填埋庫區的地表徑流。

2)疏：重新設計庫區上游地表水導流管，以減少進入庫區和調節池的水量，減輕滲濾液處理負擔。

3)擋：在主壩下游沖溝約50 m處設防滲混凝土截污壩，壩底和壩肩需嵌入下部頁巖相對隔水層一定深度，將上游遭受污染的地下水截流。

4)凈：在截污壩后緣設置污水收集池，并通過管道輸送至調節池，處理合格后再排放。

6 結語

1)山谷型垃圾填埋場多修建在自然沖溝交匯區域，該區域出露的基巖富水性弱、隔水性好，地質構造簡單，斷裂構造弱發育。

2)該典型垃圾填埋場庫區出露基巖以頁巖為主，但南部局部出露石灰巖，且有斷層通過庫區邊緣。

3)垃圾填埋場污染現狀為：庫區上游、南東側及北西側尚未受到污染；主壩處及前緣沖溝內地表水和第四系地下水已被污染，由于頁巖相對隔水，下部基巖內地下水未被污染。

4)滲濾液滲漏原因：一是庫區內防滲膜的破損，導致滲濾液下滲；其次是主壩的防滲性差，被污染地下水透過主壩向下滲流；最后是庫區內匯聚的大量地下水能將污染物質遠距離運移至沖溝下游。

5)防滲措施建議：a.截，截流地表水，減少地表徑流入滲庫區；b.疏，修復導流管，防止地表水下滲庫區底部；c.擋，在主壩下游沖溝50 m處設防滲混凝土截污壩；d.凈，設置污水收集池，將被污染地下水重新處理合格后再排放。